城鎮(zhèn)道路路面結(jié)構(gòu)及路基優(yōu)化設(shè)計

張 利

中鐵合肥建筑市政工程設(shè)計研究院有限公司 安徽 合肥 230041

1 城鎮(zhèn)道路的病害現(xiàn)狀

調(diào)查并收集某城市道路路段的病害資料，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)病害問題普遍存在，較為明顯的是裂縫問題和水損害問題。其中裂縫有橫向裂縫、縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫等幾種體現(xiàn)（圖1、圖2為橫向裂縫與縱向裂縫），根據(jù)形成機(jī)理的不同又可以劃分成沉降裂縫、收縮裂縫、反射裂縫、沉陷裂縫。

圖1 橫向裂縫

圖2 縱向裂縫

1.1 收縮裂縫

基層在路面結(jié)構(gòu)中是有一定約束的，氣溫顯著降低的情況下，會增加基層材料的拉應(yīng)力，如果其超出了基層材料自身的抗拉強(qiáng)度或極限值會造成基層開裂。通常，半剛性基層的鋪筑處在高溫季節(jié)，然而如果成型初期沒有及時鋪筑瀝青面層，再加上晝夜溫差變化的影響，基層中不斷形成的溫度應(yīng)力也會誘發(fā)基層裂縫。

1.2 網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂紋多是沉陷而形成的，通常由于車輛行駛的荷載作用，裂紋錯縱交織，宛如鱷魚皮狀。起初在車輪痕跡一帶產(chǎn)生帶條或多條平行的縱向裂縫，繼而平行裂縫之間衍生斜向和橫向裂紋，從而網(wǎng)狀裂紋形成了。由于路面結(jié)構(gòu)（或局部）彎沉明顯或結(jié)構(gòu)層壓密變形引發(fā)路面發(fā)生龜裂，同時沉陷變形，路面平整度和安全性下降。網(wǎng)狀裂縫在一定程度上體現(xiàn)了瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，無法滿足車輛長期行駛的負(fù)荷要求，基層強(qiáng)度差、排水不暢、瀝青混合料老化硬化等因素，加劇了網(wǎng)狀裂縫的出現(xiàn)。

1.3 沖刷破壞

水滲入到道路基層和面層的中間部位后不能排泄出來，發(fā)生水滯留現(xiàn)象；同時，半剛性基層不具備加強(qiáng)的抗沖刷性能，再加上長期的車輛行駛，動水壓力會沖刷基層細(xì)集料，產(chǎn)生灰白色漿，如果存在路面裂縫的情況下，漿液會受到裂縫擠壓而滲出到路面，隨著持續(xù)滲出，道路結(jié)構(gòu)的基層和面層逐漸會出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，并慢慢的發(fā)生沉陷、松散、坑槽等病害。并且，水損害問題還會降低瀝青層底部的受力性能，從而加劇路面破壞。

2 城鎮(zhèn)道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

首先，路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計時，對于材料應(yīng)用相關(guān)設(shè)計者需要進(jìn)行市場調(diào)研。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料在市場上不斷涌現(xiàn)，城鎮(zhèn)道路路面采用的材料需要有較強(qiáng)的抗變形性能和耐久性能，為優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以加入車轍劑，以提升路面結(jié)構(gòu)的抗壓性和耐久性。

其次，針對結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。路面層的耐磨性和密實度需要滿足現(xiàn)實的應(yīng)用需求，路面中下層應(yīng)當(dāng)確保具有良好的穩(wěn)定性、抗開裂性、抗剪性。設(shè)計者要結(jié)合城鎮(zhèn)道路規(guī)劃方案，對具體道路的類型和建設(shè)要求進(jìn)行深入研究，采取合理的方法優(yōu)化設(shè)計路面結(jié)構(gòu)層，保證路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與剛度符合城鎮(zhèn)道路交通的承載要求。

再次，基層厚度設(shè)計。通常來講，在瀝青面層的中、下層采用粗粒式混合料，中、上層采用中粒式混合料，上層采用細(xì)粒式混合料。實際工程中，需要結(jié)合現(xiàn)實情況來確定混合料的采用。例如，中粒式混合料用于上面層，以提升路面的抗滑能力和抗車轍能力；為了提升熱帶地區(qū)的高溫環(huán)境下的路面的穩(wěn)定性，上面層也有部分地區(qū)直接選擇利用粗粒式密級配瀝青混合料。大粒徑瀝青混合料，即特粗粒式混合料，現(xiàn)階段應(yīng)用的不多，在預(yù)防反射裂縫過程中可以采用。

另外，為了保證瀝青路面的耐久性，在復(fù)合式基層設(shè)計過程中需要依據(jù)各層的功能需求科學(xué)選用材料。一般，耐久性瀝青路面對使用壽命有一定的要求，所以瀝青面層的穩(wěn)定性和強(qiáng)度需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，面層混合料選用以及相應(yīng)配比比例的確定，需要滿足道路工程的建設(shè)要求。針對混合料設(shè)計，需要基于路面損壞、病害的分析，優(yōu)化設(shè)計方法，根據(jù)路面性能進(jìn)行有效設(shè)計。復(fù)合式基層耐久性瀝青路面在設(shè)計使用年限內(nèi)不需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)性大修,所以路面結(jié)構(gòu)需要保證基層和墊層的性能強(qiáng)大，在材料設(shè)計時使用干縮和溫縮系數(shù)小、抗彎拉疲勞性能好、整體性強(qiáng)的材料。

并且，路面基層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)當(dāng)結(jié)合整體強(qiáng)度進(jìn)行考慮，研究路面基層結(jié)構(gòu)的影響因素，根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及實際的路面施工目標(biāo)任務(wù)，合理設(shè)計路面壓實方案，把控好路面壓實設(shè)備、碾壓速度、遍數(shù)等參數(shù)，確保基層結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性，降低裂縫出現(xiàn)，從而提升城鎮(zhèn)道路路面的運(yùn)行安全。

3 道路工程路面路基設(shè)計要點

3.1 合理處理路基路面裂紋問題

城戰(zhàn)道路病害治理的關(guān)鍵問題之一就是路基路面的裂紋問題。為了控制城鎮(zhèn)道路施工中出現(xiàn)裂紋，或避免后期運(yùn)行中產(chǎn)生裂紋，設(shè)計人員在路基設(shè)計中應(yīng)當(dāng)考慮采用收縮性小的結(jié)構(gòu)，設(shè)計中有針對性的制定控制施工材料裂縫的具體方案，并且還需重視研究材料的含水情況，有必要的情況下增設(shè)外加劑的使用，確保材料指標(biāo)參數(shù)的有效性，進(jìn)而降低路基路面裂紋的發(fā)生。

3.2 提高路面平整度

路面平整度對于車輛行駛的安全性、舒適性有著直接影響。導(dǎo)致城鎮(zhèn)道路路面平整性差的原因有多種，比如，混合料耐磨性不足、路基不均勻、接縫處理效果不良等，都會降低路面的平整度。因此要求有效把控混合料質(zhì)量，強(qiáng)化混合料的耐磨性、耐高溫性；提高路基的均勻性；合理處理接縫部位。

并且，為了確保路面平整，日常養(yǎng)護(hù)也是必不可少的。當(dāng)前，瀝青灌縫是防護(hù)保養(yǎng)瀝青路面的有效措施之一，能夠避免一些雜物進(jìn)入到路面接縫中，防止由于膨脹而使接縫部分受到損壞，而且還可以避免雨水進(jìn)入路基中形成積水，降低路基水損害現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 軟地基及特殊路基的處理

對此道路的路段狀況進(jìn)行調(diào)查與資料分析，路面不均勻沉降的發(fā)生主要是由于軟基處理不當(dāng)而造成的，設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)當(dāng)結(jié)合土質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，有效設(shè)計軟土路基加固方案，在軟土路基處理中，可以采用真空聯(lián)合的堆載預(yù)壓法來提升路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

對于滑坡及坍塌路段的路基處理，應(yīng)當(dāng)采用抗滑擋墻或滑樁的設(shè)計，以提升路基的穩(wěn)定性；對于陡坡路段，加強(qiáng)對填方施工的規(guī)劃，可以綜合利用不同類型方案，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，例如樁板墻設(shè)置方案對于處理狹窄區(qū)域的路基有效很好的效果。

3.4 路基路面排水系統(tǒng)設(shè)計

城鎮(zhèn)道路路基路面設(shè)計時，路基排水系統(tǒng)設(shè)計也是重要內(nèi)容。可以采用設(shè)置縱向坡度的方法來實現(xiàn)排水，基于合理有效的排水系統(tǒng)設(shè)計，雨水能夠沿著排水溝進(jìn)入到涵洞或河道中，還可以與填方路段并排聯(lián)系在一起，由于不僅科學(xué)處理了地下和路面排水問題，還能夠提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

路基路面排水系統(tǒng)的設(shè)置還可以融合海綿城市理念，先鋪設(shè)種植土，再鋪設(shè)礫石層，繼而敷設(shè)滲透管，有利于在積水滲透過程中實現(xiàn)雜質(zhì)去除，對水資源凈化、地下水回補(bǔ)有著重要意義。

3.5 路基防護(hù)設(shè)計

針對路基防護(hù)，大多采用兩種設(shè)計方案。其一，填方路堤邊坡設(shè)計，這一路基防護(hù)方式能夠有機(jī)協(xié)調(diào)道路與景觀，達(dá)到環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果，并且防護(hù)方式具有靈活性，能夠綜合運(yùn)用多種方式完善路基防護(hù)體系。對于地勢不高的道路工程，填土邊坡采用綠化種植的形式實現(xiàn)防護(hù)，路基防護(hù)系統(tǒng)的整體性較好；

其二，路塹邊坡防護(hù)。此種路基防護(hù)模式在路基穩(wěn)定性較差的道路工程中應(yīng)用較多，通過拓展平臺寬度，能夠發(fā)揮積極的穩(wěn)固作用。

4 結(jié)論

根據(jù)所調(diào)查的城鎮(zhèn)道路工程的常見病害可以看出，路面結(jié)構(gòu)及路基設(shè)計與使用標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，給后期運(yùn)行及養(yǎng)護(hù)管理造成很大的困難。針對道路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計，本文從路面結(jié)構(gòu)層材料、組合、厚度、強(qiáng)度等方面進(jìn)行討論，旨在提升路面基層結(jié)構(gòu)的承載性能和穩(wěn)定性。針對路基設(shè)計，采取路基路面裂紋控制技術(shù)、路面平整度提升技術(shù)、軟土路基處理技術(shù)、路基路面排水技術(shù)、路基防護(hù)技術(shù)，確保路基設(shè)計的有效性，提升路基路面質(zhì)量，為城鎮(zhèn)道路的安全運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。